关于地铁连拱隧道施工技术的研究

2013-08-15裴洪涛

黑龙江交通科技 2013年8期

裴洪涛

(中铁七局集团第三工程有限公司)

1 引言

对于地铁隧道的施工是目前隧道施工建设中最为常见的项目。对于山区复杂度较高的高速公路，以中短隧道为主的连拱隧道是比较适合的隧道类型。连拱隧道的优点主要有结构美观、环保、节省投资、接线部位在洞口。本文主要介绍了地铁练功隧道的施工技术，笔者通过对连拱隧道设计施工技术的探讨，以期能够提高连拱隧道的建设质量，完善隧道的施工工艺。

2 常见的连拱隧道的设计

三层曲(直)中墙结构型式是目前国内大部分在建的隧道中最常采用的型式。就近几年来说，全国已经建成了连拱隧道有很多，但是大部分都是由三层曲中墙和一些直中墙为主，这种形式在根本上解决了渗漏水在原来连拱隧道中经常出现的现象，并且其结构的稳定性也是在施工过程中最能够得到保证的，因此，就目前的建设后的实际效果来看，三层中墙形式的连拱隧道是一种最常采用也是最理想的结构型式。

3 地铁连拱隧道在施工中的方法和具体的施工工序

结合目前国内连拱隧道的施工经验，并且根据地铁连拱隧道在设计要求、施工地质及条件的不同，连拱隧道的具体施工方法有多种，但是最常见的主要有以下三种。

第一种方法是对于三导洞的分步施工，其主要有中导洞、侧壁导坑和三导洞等三个方面。由于地铁连拱隧道的设计特点是偏压、跨度较大，因此施工务必要分成很多步骤来进行:①中导洞的开挖支护;②中隔墙的施工;③侧导洞的开挖支护;④对主洞上面台阶的开挖支护;⑤对主洞下方台阶的开挖支护;⑥对主洞仰拱的开挖支护⑦仰拱处钢筋混凝土的浇筑;⑧防排水施工;⑨二次衬砌浇筑;⑩对隧道洞内的装饰。

第二种常见的方法是中导洞施工法，采用全断面法、正台阶法等是就Ⅲ类及其以上的围岩来说的，这种方法是在对中导洞的中墙施工完成以后，直接对两侧的正洞进行开挖，在地质条件较好的土类、软岩类区域并且较少受地下水影响的施工项目中，中洞施工法取得的社会效益和经济效益是显而易见的。具体施工工序为:对中导洞主体的开挖支护→对中隔墙的浇筑→中导洞左洞的开挖和支护→对左洞的衬砌→对右洞的开挖和支护→对右洞的衬砌。

第三种施工方法为单洞法，这种方法有较大的适用范围，其施工的主要步骤可以分为:①对左右两侧洞开挖、支护及对单洞中墙的浇筑;②对左右两侧洞的二次衬砌。

由于施工方法中各个工序相互之间的影响比较大，因此在施工过程中要就具体施工情况具体分析，灵活的调整各个施工步骤之间的施工工序，以期能优质、安全得建好地铁的连拱隧道。

4 地铁连拱隧道施工的技术研究

4.1 开挖施工技术的研究

(1)对明洞的施工

确定开挖的边线是明洞施工中最先进行的一步，这样做是为了能将边坡上的危石和浮土等障碍物清除干净，为了能及时的排走地表和边坡处的积水就必须设置相应的天沟和截水沟。明洞施工中对砂石土和亚黏土的开挖主要是运用机械自外而内、由上而下挖掘，对于强风化岩和软石的开挖采用的是反铲挖掘机，而开挖石方采用的是浅孔台阶钻爆法，并且还要及时的做好对边坡的防护工作。搭设合适的支撑架对明洞的初衬进行施工，但是为了保证洞门的坚固和洞口的稳定可靠，可采取洞身、端墙、洞门同时初衬的方式。如果初衬的砌混凝土强度达到了设计要求的80%以上，一定要在拆架、回填之前按照设计图纸的具体要求排水设施及完善外贴式防水层，回填的过程中要进行夯实作业，改作业要分层进行，并且还要保证每层的厚度控制在20 cm 上下。

(2)对暗洞的施工

对暗洞的施工一般是按照中导洞施工的方法，首先是在暗洞的中墙位置处开挖中导洞，在其两侧开挖出左导洞以及右导洞，开挖完三导洞以后，再对上、下行线的正洞进行开挖。三导洞法施工一般是按照隧道地质实际的情况来做的，这种方法一般适用在地质条件较为复杂，偏压度高、周围的岩土较为软弱，洞口涌水量大且洞口浅的地段，三导洞施工法的优点具体是正洞具有较早的支护闭合，施工安全，但是利用该方法施工，其工序较复杂，工期具有较高的成本。而中导洞施工如果试用在较好的地段，会使得施工的工序相对简单，缩短工期短、降低成本低。

(3)中隔墙施工

两侧共用一中墙是地铁连拱隧道最主要的特点，连拱隧道的主要的受力结构是中隔墙，该处的受力非常复杂，是隧道的关键。因而连拱隧道的施工的难点是对中隔墙的施工。地铁连拱隧道要先要开挖中导洞并对其做好及时的支护，直至其贯通，然后才能对中隔墙进行施工。为了形成竖直方向上连续的中隔墙，需对中隔墙的墙顶进行防水排水的处理，回填混凝土密实，之后进行后续的主洞开挖、支护工作。为了使中墙更加稳定，需在基底处设计长3 m 的小导管并做注浆处理，注浆完成后，还要将基底的泥浆及破碎岩石清理至基底硬岩上，然后使用C25的混凝土按设计标高找平基底。如何做到中墙与中导洞顶岩石密实回填是中隔墙施工的关键。中导洞是容易密实回填的矩形，对其施工时，要提前预留出空隙，空隙的长度一般是15 cm，等过24 h 后再回填空隙，此时空隙的回填一般用的是干硬性混凝土。这样可以使得中隔墙与周围岩土之间较为密实，等到左右洞二次衬砌完成以后还要对回填的泥浆进行一次压浆处理，确保无空隙。

4.2 地铁连拱隧道施工中的支护工作

(1)初期的支护

连拱隧道施工中主要采用喷、网、锚或钢筋混凝土的形式来进行初期的支护工作。在实际的地铁隧道的施工中，由于该区域地质状况差异，造成初期的支护中支护的结构及所选取的参数也有所不同，其中对于第Ⅰ到第Ⅲ类围岩段的浅埋段，其初期支护工作主要采用的是注浆小导管、Ⅰ18 工字钢、系统锚杆、钢筋网、C20喷混凝土;而Ⅳ类围岩段的初期支护工作要使用间距120 cm 的系统锚杆、直径6 mm，网格间距25 cm 钢筋网、厚度12 cm 的强度是20 MPa 的混凝土进行初期支护;而Ⅴ类围岩进行初期支护，采用的是8 cm 厚的喷混凝土。

(2)隧道的二次衬砌

二次衬砌，对提高隧道外观质量和使用寿命具有十分重要的作用，它是工程永久性承力的一部分。在初期支护的基本规范内，对隧道的二次衬砌前要使得围岩及初期支护的变形率趋于减缓或稳定。二次衬砌的洞内则要从出口双洞单向砌至进口，先对进口洞后对出口明洞进行衬砌。